Verfahren zur Herstellung von 5-Fluortoluol-2,4-disulfochlorid

Abstract

 @ 5-Fluortoluol-2,4-disulfochlorid wird hergestellt durch Chlorsulfonierung von 3-Fluortoluol, indem man zunächst das 3-Fluortoluol mit Chlorsulfonsäure und anschließend mit einem anorganischen Säurechlorid bei Temperaturen bis zu 130°C bis zum Ende der Gasentwicklung umsetzt, dann das Reaktionsgemisch auf Temperaturen von bis zu 200°C erhitzt und nach Beendigung der Gasentwicklung bei tieferer Temperatur mit weiterem anorganischen Säurechlorid umsetzt oder das 3-Fluortoluol mit starken Sulfonierungsmitteln bei erhöhter Temperatur gegebenenfalls in Gegenwart von inerten Lösungs- und/oder Verdünnungsmitteln zur entsprechenden Disulfosäure umsetzt und anschließend die Disulfosäure mit anorganischen Säurechloriden behandelt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 5-Fluortoluol-2,4-disulfochlorid durch Chlorsulfonierung von 3-Fluortoluol.

[0002] Aus J. Pharm. Pharmacol. 12, 419 (1960) und J. Org. Chem. 27, 951 (1962) ist bekannt, 3-Fluortoluol mit Chlorsulfonsäure umzusetzen. Nachteilig bei diesem Verfahren sind die ungenügenden Ausbeuten von ca. 50 % der Theorie und der eingesetzte große Überschuß an Chlorsulfonsäure.

[0003] Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von 5-Fluortoluol-2,4-disulfochlorid durch Chlorsulfonierung von 3-Fluortoluol gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man zunächst das 3-Fluortoluol mit Chlorsulfonsäure und anschließend mit einem anorganischen Säurechlorid bei Temperaturen von bis zu 130°C bis zum Ende der Gasentwicklung umsetzt, dann das Reaktionsgemisch auf Temperaturen bis zu 200°C erhitzt und nach Beendigung der Gasentwicklung bei tieferer Temperatur mit weiterem anorganischen Säurechlorid umsetzt oder das 3-Fluortoluol mit starken Sulfonierungsmitteln bei erhöhter Temperatur gegebenenfalls in Gegenwart von inerten Lösungs- und/oder Verdünnungsmitteln zur entsprechenden Disulfosäure umsetzt und anschließend die Disulfosäure mit anorganischen Säurechloriden behandelt.

[0004] Als anorganische Säurechloride kommen für das erfindun^gs-gemäße Verfahren in Frage: Thionylchlorid, Phosphortrichlorid, Phosphoroxychlorid, Phosphorpentachlorid und/ oder Phosgen, bevorzugt Thionylchlorid.

[0005] Als starke Sulfonierungsmittel seien genannt: Oleum, S0₃, S0₃-Addukte, wie Pyridin-SO₃, und/oder Schwefelsäure, bevorzugt SO₃.

[0006] Die erfindungsgemäße Umsetzung des 3-Fluortoluols mit Chlorsulfonsäure und anschließend mit einem anorganischen Säurechlorid wird vorteilhafterweise bei Temperaturen von 70 bis 130°C, bevorzugt bei Temperaturen von 90 bis 100°C durchgeführt. Dabei wird im wesentlichen das entsprechende Monosulfochlorid gebildet. Nach Beendigung der Gasentwicklung wird das Reaktionsgemisch vorteilhafterweise auf Temperaturen von 130 bis 200°C, bevorzugt auf Temperaturen von 150 bis 170°C erhitzt. Nach Beendigung der Gasentwicklung wird das Reaktionsgemisch abgekühlt, im allgemeinen auf Temperaturen von etwa 50 bis 130°C, bevorzugt 70 bis 100°C, und mit weiterem anorganischen Säurechlorid umgesetzt (Variante 1).

[0007] Nach einer anderen Verfahrensvariante (Variante 2) wird das 3-Fluortoluol mit starken Sulfonierungsmitteln bei Temperaturen im Bereich von etwa 50 bis 120°C, bevorzugt 90 bis 110_.C, gegebenenfalls in Gegenwart von inerten Lösungs- und/oder Verdünnungsmitteln zunächst zur Disulfonsäure und anschließend mit anorganischen Säurechloriden zum entsprechenden Disulfochlorid umgesetzt.

[0008] Als inerte Lösungs- und/oder Verdünnungsmittel kommen dabei vor allem in Frage: Schwefelsäure und Chlorsulfonsäure, bevorzugt Chlorsulfonsäure.

[0009] Die inerten Lösungs- und/oder Verdünnungsmittel können sowohl einzeln als auch im Gemisch untereinander eingesetzt werden. Die Menge der eingesetzten Lösungs- und/oder Verdünnungsmittel ist nicht kritisch und kann in weiten Bereichen schwanken. Üblicherweise wird eine Menge von etwa 20 bis 200, bevorzugt 30 bis 100 Gew.-%, bezogen auf 3-Fluortoluol, eingesetzt.

[0010] Bei der erfindungsgemäßen Umsetzung wird die Chlorsulfonsäure im allgemeinen in einer Menge von etwa 2 bis 5 Mol, bevorzugt 2 bis 2,5 Mol, pro Mol 3-Fluortoluol eingesetzt.

[0011] Die Menge an anorganischem Säurechlorid beträgt üblicherweise ca. 2 bis 4 Mol, bevorzugt 2 bis 3 Mol, pro Mol 3-Fluortoluol. Dabei wird bei der Variante 1 zunächst die Umsetzung mit 0,5 bis 2 Mol, bevorzugt 1 bis 1,5 Mol, an anorganischem Säurechlorid pro Mol 3-Fluortoluol durchgeführt und dann nach Beendigung der Gasentwicklung das Reaktionsgemisch mit weiterem anorganischen Säurechlorid (ca. 0,5 bis 2 Mol, bevorzugt 1 bis 1,5 Mol, pro Mol 3-Fluortoluol) umgesetzt.

[0012] Die Menge der erfindungsgemäß eingesetzten starken Sulfonierungsmitteln beträgt im allgemeinen etwa 2 bis 4 Mol, bevorzugt 2 bis 2,5 Mol, pro Mol 3-Fluortoluol.

[0013] Nach Beendigung der erfindungsgemäßen Umsetzung kann man zur Isolierung des 5-Fluortoluol-2,4-disulfochlorids überschüssiges Thionylchlorid und Chlorsulfonsäure abdestillieren. Eine weitere Möglichkeit zur Isolierung des Reaktionsprodukts ist das Eingießen der Reaktionsmischung in Eiswasser und Absaugen des ausgefallenen Produkts. Zur Reinigung kann das Rohprodukt destilliert oder aus einem geeigneten Lösungsmittel, z.B. Ligroin, umkristallisiert werden.

[0014] Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren fällt das 5-Fluortoluol-2,4-disulfochlorid jedoch in so hoher Reinheit an, daß es ohne weitere Reinigung direkt weiter verarbeitet werden kann.

[0015] Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik liegt darin, daß in einer Ausbeute bis zu ca. 98 % der Theorie ein reines (bis zu 99,8 %), isomerenfreies 5-Fluortoluol-2,4-disulfochlorid erhalten wird und durch den geringen Sulfonierungsmittel-Überschuß kein unnötiges Abluft- und Abwasserproblem durch die hydrolytische Aufarbeitung von überschüssigen Sulfonierungsmitteln entsteht bzw. ein technisch aufwendiges Abdestillieren großer Mengen an Sulfonierungsmittel vermieden wird.

[0016] Das erhaltene 5-Fluortoluol-2,4-disulfochlorid kann in bekannter Weise zu 2,4-Dichlor-5-fluorbenzotrichlorid chloriert werden (vgl. DE-PS 234 913; Frdl. 10, 117) und durch partielle Hydrolyse unter FeCl₃-Katalyse zu 2,4-Dichlor-S-fluorbenzoylchlorid weiter umgesetzt werden (vgl. Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, Band 8, Seite 373, 4. Auflage, 1974).

[0017] Das 2,4-Dichlor-5-fluorbenzoylchlorid stellt ein wertvolles Zwischenprodukt zur Herstellung antibakterieller Arzneimittel, insbesondere von 1-Cyclopropyl-6-fluor-1,4-dihydro-7-(1-piperazinyl)-4-oxo-chinolincarbonsäure der nachfolgenden Formel dar (siehe DE-OS 30 33 157):

Beispiele

Beispiel 1

[0018] Zu 876 g (7,25 Mol, 0,7 % Überschuß) Chlorsulfonsäure (Gehalt 96-97 %) tropft man in 65 Minuten 396 g (3,60 Mol) 3-Fluortoluol. Man rührt eine Stunde bei 97-99°C, läßt auf 89°C abkühlen und tropft 588 g (4,94 Mol) Thionylchlorid in 75 Minuten zu. Man rührt 30 Minuten bei 90-95°C nach und heizt in 75 Minuten auf 160°C hoch. Nach dem Ende der Gasentwicklung tropft man bei 78°C 402 g (3,38 Mol) Thionylchlorid in einer Stunde zu. Bei 120°C rührt man bis zum Ende der Gasentwicklung. Überschüssiges Thionylchlorid und etwas Chlorsulfonsäure werden abdestilliert. Beim Abkühlen kristallisiert das Produkt aus. Ausbeute 1087 g, 98,3 % der Theorie, Reinheit 99,8 %.

Beispiel 2

[0019] Zu 146 g (1,824 Mol) S0₃ tropft man bei 50-80°C in 60 Minuten 99 g (0,899 Mol) 3-Fluortoluol. Man rührt eine Stunde bei 106°C nach, gibt 25 ml Chlorsulfonsäure zu und tropft bei 80-90°C 248 g (2,084 Mol) Thionylchlorid zu. Bei 120°C rührt man bis zum Ende der Gasentwicklung. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1. Ausbeute 268,5 g, 97,2 % der Theorie, Reinheit 98,7 %.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von 5-Fluortoluol-2,4-disulfochlorid durch Chlorsulfonierung von 3-Fluortoluol, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst das 3-Fluortoluol mit Chlorsulfonsäure und anschließend mit einem anorganischen Säurechlorid bei Temperaturen bis zu 130_.C bis zum Ende der Gasentwicklung umsetzt, dann das Reaktionsgemisch auf Temperaturen von bis zu 200°C erhitzt und nach Beendigung der Gasentwicklung bei tieferer Temperatur mit weiterem anor^gani- schen Säurechlorid umsetzt oder das 3-Fluortoluol mit starken Sulfonierungsmitteln bei erhöhter Temperatur gegebenenfalls in Gegenwart von inerten Lösungs-und/oder Verdünnungsmitteln zur entsprechenden Disulfosäure umsetzt und anschließend die Disulfosäure mit anorganischen Säurechloriden behandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das 3-Fluortoluol mit Chlorsulfonsäure und anschließend mit einem anorganischen Säurechlorid bei Temperaturen von 90 bis 100°C umsetzt.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man dann das Reaktionsgemisch auf Temperaturen von 150 bis 170°C erhitzt.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als anorganische Säurechloride Thionylchlorid, Phosphortrichlorid, Phosphoroxychlorid, Phosphorpentachlorid undloder Phosgen einsetzt.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Chlorsulfonsäure in einer Menge von 2 bis 5 Mol pro Mol 3-Fluortoluol einsetzt.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man pro Mol 3-Fluortoluol 2 bis 4 Mol an anorganischem Säurechlorid einsetzt.

7. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß man pro Mol 3-Fluortoluol 2 bis 4 Mol an starken Sulfonierungsmitteln einsetzt.

8. Verfahren nach Ansprüchen 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als starke Sulfonierungsmittel Oleum, Schwefeltrioxid, Schwefeltrioxid-Addukte und/ oder Schwefelsäure einsetzt.